钛合金管(宝鸡西工钛合金制品有限公司)

如何提高TC11钛合金管材和钛合金材料的硬度和耐磨性

如何提高TC11钛合金管，钛合金材料的硬度和耐磨性

钛合金表面通过渗碳形成TiC相，具有很高的硬度。但是TiC层与基体的结合力很差，阻碍了实际使用。高温会加速碳化钛晶粒的生长；

1.烧结温度。碳化钛高锰钢硬质合金的最终烧结温度一般为1420。烧结温度不宜过高。甚至粘结相变成液相，金属流失，使硬相邻接、聚集、长大，形成断裂源。这就是硬相晶粒间的键合相变较少的原因。当然烧结温度不能太低，否则合金会欠火。尤其是脱胶、还原、液相烧结三个阶段。

2.烧结过程中的加热速率。这种合金烧结时加热速度不宜快。严格控制升温速率和保温时间。因为在低温脱胶阶段，在释放压缩应力和成型剂挥发的过程中，如果温度上升过快，成型剂来不及挥发就会液化变成蒸汽，使压坯爆裂或开裂；在900以上的还原阶段，生坯应有足够的时间从原料粉(如Mn2Fe母合金)中除去挥发物和氧气；当进入液相烧结阶段时，有必要降低加热速率以使压坯完全合金化。

钛在高温下会与氧、氮等气体发生反应，引起硬化，在高温(800-900度)下会被氮化，使其表面维氏硬度高达700；堆焊时，在氩气中加入适量的氮气或氧气，可使表面硬度提高2-3倍，通过离子镀，在其表面形成一层氮化钛，厚度约5微米，表面维氏硬度高达-；镀铬等。渗氮过程中可能会形成不同的区域。如果氧含量不高，则形成由氮化钛组成的外部区域，该外部区域为金黄色，硬度为-MPa。但当氮化钛层在氮化温度很低或随后高温加热(退火)时，氮会完全溶解到金属表面的钛固溶体中，活化的钛层在一定的热处理过程中不会增加或消失。因此，当发现氮化钛层时，钛固溶体就会溶解。当氨气用于渗氮时，由于氢气渗透，会发生额外的结构变化。氮化钛坚硬，导电。氮化钛的生成热超过所有氧化钛的生成热。因此，还必须注意在完全除氧的情况下进行渗氮处理。钛和氮在表面随时间按照抛物线规律反应。因此，渗氮速度随着渗氮时间的增加而降低。因为氮在外部氮化钛层中的扩散速度低于下面的钛固溶体区域中的扩散速度，所以不可能形成厚的氮化物层，并且氮或氨必须具有更高的纯度。因为氧不仅阻碍氮化物层的形成，而且在较高的温度下还能导致表层去除氧化皮，所以水分含量(湿度)至少要达到这样的程度，也就是它的熔点。

钛表面渗硼形成TiB2相，硬度也很高。据文献报道，酸洗后的钛零件包埋在非晶硼粉和A1203粉(含0.75%-1.0% NH4F*HF)的混合粉末中，在1010保温1小时即可形成TiB2层。在上述条件下，涂层厚度因合金不同而不同。在工业纯钛上形成的涂层厚度为25p，在TC4钛合金上形成的涂层厚度为20um，硬度范围为HV 2800-3450。渗硼的高温要求限制了它的应用。如果先在钛板上电镀铁再渗硼，渗硼温度可降至870，镀层厚度可达40um，硬度可达HV2300。因为钛也和氮气反应，所以必须用氩气作为载体。如果使用氧/氮混合气体(空气)作为氧源，在氧的扩散温度(约850)下会形成足够的氮化物，减少氧的扩散

表面硬化的目的是提高耐磨性，消除在摩擦条件下工作的零件相互粘附的风险。在硬度提高的同时，耐腐蚀性和疲劳强度也有可能提高。首先，我们关注表面硬度的提高，工艺本身及其对表面硬度提高的影响。表面硬化应在有压力保护气氛和良好控制的炉中进行，这可以在处理结束时容易地改变气体成分，以形成均匀的无孔金红石层。结果类似于TO过程。这样，它以一步的方式被处理，并且它不需要像BDO/托组合处理那样的三个步骤，因此显著地节省了能量。这个过程只使用完全惰性的气体————氩气和氧气，所以非常环保，不含有毒气体，不会造成全球温室效应。虽然工艺很好，但是真空处理很贵，氧化/扩散两步处理存在明显的控制问题。即使真空中的扩散时间固定，第一步中氧化物含量的微小变化也会导致最终硬度分布的显著差异。